自從在生物體中發(fā)現(xiàn)壓電性以來,人們對(duì)生物組織的力電耦合效應(yīng)進(jìn)行了廣泛的研究,結(jié)果表明壓電性是生物組織的一種基本屬性,在生物組織的損傷自我修復(fù)等生理工程中具有重要意義。近年來,借助掃描探針顯微方法,人們發(fā)現(xiàn)生物組織不僅具有壓電性,而且具有類鐵電現(xiàn)象,并與生物體的疾病演變存在相互關(guān)聯(lián)。然而,當(dāng)前微觀尺度上的生物壓電性和鐵電性研究尚處于起步階段,規(guī)律性研究較少,壓電性和類鐵電性的微觀起源尚不明確�；诖�,本論文首先選取小鼠血管組織以及鼠肺組織為研究對(duì)象,結(jié)合傳統(tǒng)的和新發(fā)展的掃描探針顯微方法和分析理論,探究血管組織和肺組織的壓電性和類鐵電性的規(guī)律性,討論其可能的生理影響。在此基礎(chǔ)上,以豬血管組織中的膠原蛋白纖維為研究對(duì)象,基于新發(fā)展的時(shí)序激勵(lì)壓電響應(yīng)力顯微方法表征膠原蛋白纖維周期性結(jié)構(gòu)和其壓電響應(yīng)之間的關(guān)聯(lián),從而進(jìn)一步探究生物壓電性的微觀起源。本文的研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:（1）小鼠血管組織的壓電性和極性翻轉(zhuǎn)研究。以小鼠血管組織為研究對(duì)象,探究了血管組織面外和面內(nèi)的線性和非線性諧振響應(yīng),研究了血管組織面外和面內(nèi)的局域壓電性,探討了血管組織的極化翻轉(zhuǎn)行為與直流電壓幅值和循環(huán)周期之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)果... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）電介質(zhì)材料、壓電材料、熱釋電材料和鐵電材料之間的關(guān)系；（ｂ）鐵電體的??極化在外加電場作用下翻轉(zhuǎn)Ｗ??

?湘潭大學(xué)博士論文???者多個(gè)晶向之間發(fā)生變化。進(jìn)而產(chǎn)生其電極化隨著電場的大小和方向改變而改變??的非線性遲滯效應(yīng)，這也是鐵電材料的一個(gè)典型特征。因此，具有鐵電性的材料??一定具有壓電性，而具有壓電性的材料并不一定具有鐵電性，其之間的關(guān)聯(lián)如圖??１．１（ａ）所示［６】，而鐵電材料可能的極化方向及其翻轉(zhuǎn)如圖１．１（ｂ）所示［６】。由于這些??不同的極化方向，鐵電材料中存在許多不同的小區(qū)域，稱之為“疇”。在每一個(gè)??疇內(nèi)，其極化方向相同，而極化方向不同的疇之間則形成疇壁。??１．１．２壓電材料與鐵電材料??壓電材料，顧名思義，是指具有壓電效應(yīng)的材料，能夠在外界應(yīng)力的作用下??在表面產(chǎn)生電荷，同時(shí)也能在外加電場的作用下發(fā)生形變。與壓電材料不同的是，??鐵電材料在處于低于居里溫度的環(huán)境時(shí)，具有自發(fā)的極化，即在不受到外界應(yīng)力??和偏壓的作用下，也存在有電偶極矩，而且電偶極矩的極化方向在受到外電場的??作用時(shí)，可以沿著不同的晶向改變，得到鐵電材料中典型的相位遲滯回線和振幅??蝶形曲線，如圖１．２所示Ｗ。當(dāng)撤掉外加電場后，鐵電材料中仍保留有剩余極化，??而且剩余極化會(huì)在外界應(yīng)力的作用下改變［７］。因此，鐵電材料一定是壓電材料，??具有壓電材料所顯示的特性，而壓電材料并不一定是鐵電材料。典型壓電材料的??壓電性能如表１．１所示。??（ａ）?°－｛，ｍ?（ｂ）?ｆ；??，齋會(huì)??圖１．２鐵電體的（ａ）相位遲滯回線和（ｂ）振幅蝶形曲線［６Ｉ??自居里兄弟在石英晶體中發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)以來，最初的壓電材料主要源于自然??存在的壓電材料，如石英、電氣石和羅息鹽等［８］。這些材料的壓電系數(shù)較低，限??制了它們的使用范圍。隨著研究的深

部旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了生物材料中的壓電效應(yīng)。相比??于傳統(tǒng)的無機(jī)壓電材料，生物組織的壓電性非常微弱，如表１．２所示［３３］。??Ｐｈａｓｅ?Ｕｎｉｔ?ｃｅｌｌ??Ｑｕａｒｔｚ?Ｃｒｙｓｔａｌ????ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ??１?ｎｉ?１０?ｍｍ?（Ｕ?ｍｍ?１?ｎｍ?Ｕ）?ｎｍ?１?Ａ??Ｉ?１丨丨１１＂．＿—?ｉ丨Ｉ丨丨■■■■■＿＿■?Ｉ?丨丨丨丨｜丨丨丨＂丨丨ｉ?１?１?ｙ—?Ｉ???Ｉ?１??－Ｍｉｌ?Ｋｉ??Ｍｏｕｓｅ?ｏｅ／／?Ｍｏｌｅｃｕｌｅ??圖１．３無機(jī)體系和生物體系中不同尺度的力電耦合現(xiàn)象Ｍｌ??對(duì)于生物組織壓電性的研究，還有一點(diǎn)值得注意，由于生物組織一般處在一??定的生理環(huán)境中，因此生物組織中含水量的多少和組織所處環(huán)境等對(duì)其壓電性的??影響非常重要，其中水分是最主要的關(guān)注點(diǎn)之一［２９，３６１。有許多相關(guān)研究工作報(bào)道，??無論是自然的還是重新組裝的膠原蛋白纖維，其壓電性均受到含水量的影響［３６，３７］。??Ａｎｄｅｒｓｏｎ等Ｍ通過對(duì)跟腱中膠原蛋白纖維壓電性的研宄指出，干燥的膠原蛋白??纖維表現(xiàn)出很強(qiáng)的壓電性，但是完全含水的膠原蛋白纖維并不具有壓電性，其在??受到應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)實(shí)際上是流動(dòng)電勢。１９７５年，？＾拍〇等【３８］在研宄水分對(duì)??膠原蛋白壓電性的影響時(shí)，認(rèn)為膠原蛋白分子中的極化殘基與水分子相結(jié)合，從??而導(dǎo)致膠原蛋白的壓電響應(yīng)隨著含水量的增加而減校此外，含水量對(duì)骨頭壓電??性的影響也多有報(bào)道＾２９＇３９＂４１］。１９７０年，Ａｎｄｅｒｓｏｎ等［４２］在研宄了水分對(duì)跟腱中膠??原蛋白纖維壓電性的影響之后，接著研究了水分對(duì)骨頭壓電性的影響。他們發(fā)現(xiàn)，??含有水分的骨頭的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3288043